浅析工程机械故障的诊断方法

浅析工程机械液压系统故障的诊断方法

工程机械在现代工程建设中必不可少。工程机械能否正常工作直接关系到工程的质量和进度。由于工作环境复杂、条件恶劣，出现故障是难免的，这就要求操作者及修理人员能根据故障现象，迅速准确地判断出故障发生的原因及部位，并能尽快排除故障。

为了便于读者掌握工程机械故障原因分析方法、故障诊断方法和故障排除的基本要领，编者将长期以来处理工程机械故障的实践经验予以总结，编写成书。

第一节工程机械故障

工程机械泛指基本建设工程所需的各类机械。如装载机、推土机、挖掘机、压路机、平地机、铲运机、稳定土拌和机、沥青与水泥混凝土摊铺机等。

工程机械虽然种类繁多，但它大多数都是由发动机(柴油机)、传动装置、制动系、转向系、行驶系以及电气设备和工作装置等组成。

工程机械的工作特点是工作负载大，行驶阻力大，发动机转速变化频繁，工作环境条件恶劣(如灰尘大、泥沙多等)，短距离运行、停车变速制动转向频繁。在公路交通行业，根据公路修筑特点，工程机械又有连续作业时间长，维修条件差，燃、润料供应的清洁程度难以保证等特点，因而使工程机械的技术状况受到不同程度的影响。

这些工程机械在使用过程中，随着时间的延长，其技术状况逐步变坏，直至不能履行规定的功能，即为工程机械故障。

第二节工程机械故障成因

工程机械在使用过程中与周围介质以及组成元件间产生互相作用，导致受载、磨损、生热，产生化学变化，使零件的尺寸、配合间隙、相互位置以及物理量等发生变化，改变了工程机械的初始状况。随着使用时间的延长，工程机械的技术状况日渐变差，致使部分或全部丧失工作能力的现象，即称为故障。

工程机械在使用过程中，故障成因一是由于机构本身。在工作过程中，组成元件间相互作用的结果，导致机件磨损、塑性变形、疲劳破坏。二是使用、维护或保管不当。工程机械工作环境条件恶劣，造成机件的腐蚀损坏。三是偶然的因素。技术状况变差，发展成故障。

一、工程机械零件损伤

1、工程机械零件的磨损

磨损是指两接触机件发生相对运动而产生接触摩擦，使表面物质不断损失的现象，称为零件的磨损。例如，发动机活塞与气缸发生相对运动时产生摩擦，摩擦的结果是使活塞、气缸套、活塞环等零件产生磨损。

机械零件从运行到报废的过程称为正常运行的磨损过程。一般将磨损过程分为三个阶段，即走合阶段、平稳磨损阶段和剧烈磨损阶段。

工程机械零件的磨损不是孤立产生的，是与它周围的物质互相联系和相互影响的。零件磨损程度，除与零件的材料有关外，还直接受到摩擦类型，零件相对运动的速度和承受的压力、润滑油的质量以及温度等条件的影响。

摩擦是现象，磨损是摩擦的结果，润滑是降低摩擦减少磨损的第一章工程机械故障及成因重要措施，摩擦、磨损、润滑三者密切关联。

1)摩擦

摩擦的类型可分为干摩擦、边界摩擦和液体摩擦。

(1)干摩擦干摩擦是指在无润滑的条件下，两物体直接接触发生的摩擦。

(2)边界摩擦边界摩擦是指零件摩擦表面有极薄的油膜，这时的摩擦，称为边界摩擦。这种摩擦由于油膜极薄容易破坏，而油膜破坏后部分零件摩擦表面直接接触而加速零件磨损。

(3)流体摩擦摩擦副的两摩擦面之间存在一层润滑油，它充当着摩擦表面的介质，使两摩擦面完全分隔而不接触，称为流体摩擦。

2)磨损

磨损的形式通常归纳为以下两种:

(1)机械磨损工程机械许多动配合的零件，表面经过加工处理，看起来十分光滑，但实际上是比较粗糙的。当摩擦表面直接接触并受到压力时，表面的凸起部分会互相嵌人，在相对运动中，凸起部分便发生变形，最后形成金属微粒(金属屑)脱落。这实质上就形成了零件的磨损，这种磨损脱落的金属微粒，混入在润滑油中，形成了磨料。这些磨料夹在两零件的摩擦表面之间时，对零件的金属表面产生擦伤、刮削与研磨，加速了零件表面磨损，久而久之，零件的尺寸、形状发生了变化，使配合间隙增大，这就是磨料磨损。

(2)粘着磨损摩擦副相对运动时，由于直接接触摩擦产生高温而相互焊接，接触表面的材料从一个表面移到另一个表面的现象称为粘着磨损。

粘着磨损主要是零件表面比较粗糙，在滑动摩擦时造成相接触的部分的单位压力很大，使零件之间的润滑油膜被挤破，形成局部干摩擦。当摩擦速度较高时，产生高温，使接触处局部瞬时熔化和熔合(类似焊接)，摩擦后会造成将一零件表面的材料转移到另一零件的表面，这就是粘着磨损。

实践表明，工程机械技术状况变坏多半是因磨损所致。

磨损引起摩擦副的工作条件恶化，零件几何形状改变，配合间隙增大，润滑条件破坏，机件产生异常响声和振动。如发动机的活塞与气缸磨损后间隙增大，造成发动机工作时，敲缸、窜油、窜气、气缸压力减小，使发动机功率下降，耗油量增大，甚至出现不易启动等故障。又如液压工作系统机件磨损会造成漏油，使液压系统的执行元件工作无力，出现爬行等故障。

2.工程机械零件塑性变形

工程机械在使用过程中由于过载的作用，零件的质点位置发生变化，使零件要素的形状和位置也产生变化而不能自行恢复的现象，称为塑性变形。

工程机械零件塑性变形主要表现为弯曲、扭转等。零件变形后，易使工程机械出现异响等故障。例如:传动轴弯曲，行车时易出现振动而发生异响。发动机连杆扭转、弯曲，会引起活塞敲缸等故障。

零件变形的机理是零件受力后引起弹性变形，当外力消除后弹性变形可以恢复，若外力超过材料弹性的最大限度，则进入弹性塑性变形阶段;当外力消除后，变形不能全部恢复，这一部分保留下来的残余变形就是塑性变形。

3.工程机械零件疲劳破坏

工程机械在工作过程中，零件在较长时间内由于交变载荷的作用，产生裂纹，直至最后断裂或点蚀的现象称为疲劳破坏。

疲劳损坏多发生在承受交变载荷的齿轮、轴承、轴类、弹簧类以及杆类等零件上。由于交变接触压力的作用导致零件表层硬化出现初始裂纹，加之润滑油进人裂纹内产生压力的作用使裂纹扩展，直到最后产生断裂或凹坑(点蚀)。

齿轮疲劳损坏经常表现为点蚀或轮齿折断;轴承疲劳损坏常表现为点蚀，导致轴承不能